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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023134364
(43)【公開日】2023-09-27
(54)【発明の名称】脈波センサ
(51)【国際特許分類】
A61B 5/02 20060101AFI20230920BHJP
【ＦＩ】
A61B5/02 310M
A61B5/02 310P
【審査請求】未請求
【請求項の数】24
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023015162
(22)【出願日】2023-02-03
(31)【優先権主張番号】P 2022039239
(32)【優先日】2022-03-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】小笠 洋介
(72)【発明者】
【氏名】浅川 寿昭
(72)【発明者】
【氏名】足立 重之
(72)【発明者】
【氏名】北村 厚
【テーマコード（参考）】
4C017
【Ｆターム（参考）】
4C017AA09
4C017AB02
4C017AC03
4C017FF15
(57)【要約】
【課題】被験者の皮膚との密着性を向上すると共に、ひずみの伝達性が良好な脈波センサを提供する。
【解決手段】本脈波センサは、被験者に装着可能な脈波センサであって、支持体と、前記脈波センサを前記被験者が装着した際に、前記被験者の身体に接する面である第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を備え、前記第１面が前記支持体から露出するように前記支持体に固定された起歪体と、前記第２面に固定されたひずみゲージと、を有し、前記第１面には、複数の突起部が設けられている。
【選択図】図２
【解決手段】本脈波センサは、被験者に装着可能な脈波センサであって、支持体と、前記脈波センサを前記被験者が装着した際に、前記被験者の身体に接する面である第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を備え、前記第１面が前記支持体から露出するように前記支持体に固定された起歪体と、前記第２面に固定されたひずみゲージと、を有し、前記第１面には、複数の突起部が設けられている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被験者に装着可能な脈波センサであって、
支持体と、
前記脈波センサを前記被験者が装着した際に、前記被験者の身体に接する面である第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を備え、前記第１面が前記支持体から露出するように前記支持体に固定された起歪体と、
前記第２面に固定されたひずみゲージと、を有し、
前記第１面には、複数の突起部が設けられている、脈波センサ。
支持体と、
前記脈波センサを前記被験者が装着した際に、前記被験者の身体に接する面である第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を備え、前記第１面が前記支持体から露出するように前記支持体に固定された起歪体と、
前記第２面に固定されたひずみゲージと、を有し、
前記第１面には、複数の突起部が設けられている、脈波センサ。
【請求項2】
複数の前記突起部は、前記第１面の全体に一定の規則性を持って配置されている、請求項１に記載の脈波センサ。
【請求項3】
各々の前記突起部は、前記第１面を平面視した場合に直線または長方形の形状であり、長手方向を同一方向に向けて配置されている、請求項１又は２に記載の脈波センサ。
【請求項4】
前記支持体は、細長状であり、
各々の前記突起部の長手方向は、前記支持体の長手方向に対して略垂直である、請求項３に記載の脈波センサ。
各々の前記突起部の長手方向は、前記支持体の長手方向に対して略垂直である、請求項３に記載の脈波センサ。
【請求項5】
前記突起部は、柱状である、請求項１又は２に記載の脈波センサ。
【請求項6】
前記支持体は、前記被験者の身体に接する側の面において、凹んだ部分である凹部を有しており、
前記起歪体は、前記凹部を封鎖するように設けられており、
前記ひずみゲージは、前記凹部と前記起歪体の前記第２面とで形成される空間に、前記支持体と離隔して配置されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載の脈波センサ。
前記起歪体は、前記凹部を封鎖するように設けられており、
前記ひずみゲージは、前記凹部と前記起歪体の前記第２面とで形成される空間に、前記支持体と離隔して配置されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載の脈波センサ。
【請求項7】
前記ひずみゲージは、抵抗体を有し、前記第１面に垂直な方向から視たとき、前記抵抗体が前記突起部と重複しないように配置されている、請求項１乃至６の何れか一項に記載の脈波センサ。
【請求項8】
前記支持体の前記被験者の身体に接する面において、前記第１面が露出する領域を除く少なくとも一部の領域に粘着層が設けられている、請求項１乃至７の何れか一項に記載の脈波センサ。
【請求項9】
前記粘着層の前記被験者の身体に接する側の面には、剥離シートが貼り合わされている、請求項８に記載の脈波センサ。
【請求項10】
前記ひずみゲージは、Ｃｒ、ＣｒＮ、及びＣｒ２Ｎを含む膜から形成された抵抗体を備えている、請求項１乃至９の何れか一項に記載の脈波センサ。
【請求項11】
被験者に装着可能な脈波センサであって、
支持体と、
前記脈波センサを前記被験者が装着した際に、前記被験者の身体に接する面である第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を備え、前記第１面が前記支持体から露出するように前記支持体に固定された起歪体と、
前記第２面に固定された検出部と、を有し、
前記検出部は、前記起歪体の変形及び／又は前記起歪体にかかる圧力を検出し、
前記第１面には、複数の突起部が設けられており、
前記検出部が検出した前記変形及び／又は前記圧力の変化に基づいて脈波を検出する、脈波センサ。
支持体と、
前記脈波センサを前記被験者が装着した際に、前記被験者の身体に接する面である第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を備え、前記第１面が前記支持体から露出するように前記支持体に固定された起歪体と、
前記第２面に固定された検出部と、を有し、
前記検出部は、前記起歪体の変形及び／又は前記起歪体にかかる圧力を検出し、
前記第１面には、複数の突起部が設けられており、
前記検出部が検出した前記変形及び／又は前記圧力の変化に基づいて脈波を検出する、脈波センサ。
【請求項12】
複数の前記突起部は、前記第１面の全体に一定の規則性を持って配置されている、請求項１１に記載の脈波センサ。
【請求項13】
各々の前記突起部は、前記第１面を平面視した場合に直線または長方形の形状であり、長手方向を同一方向に向けて配置されている、請求項１１又は１２に記載の脈波センサ。
【請求項14】
前記支持体は、細長状であり、
各々の前記突起部の長手方向は、前記支持体の長手方向に対して略垂直である、請求項１３に記載の脈波センサ。
各々の前記突起部の長手方向は、前記支持体の長手方向に対して略垂直である、請求項１３に記載の脈波センサ。
【請求項15】
前記突起部は、柱状である、請求項１１又は１２に記載の脈波センサ。
【請求項16】
前記支持体は、前記被験者の身体に接する側の面において、凹んだ部分である凹部を有しており、
前記起歪体は、前記凹部を封鎖するように設けられており、
前記検出部は、前記凹部と前記起歪体の前記第２面とで形成される空間に、前記支持体と離隔して配置されている、請求項１１乃至１５の何れか一項に記載の脈波センサ。
前記起歪体は、前記凹部を封鎖するように設けられており、
前記検出部は、前記凹部と前記起歪体の前記第２面とで形成される空間に、前記支持体と離隔して配置されている、請求項１１乃至１５の何れか一項に記載の脈波センサ。
【請求項17】
前記支持体の前記被験者の身体に接する面において、前記第１面が露出する領域を除く少なくとも一部の領域に粘着層が設けられている、請求項１１乃至１６の何れか一項に記載の脈波センサ。
【請求項18】
前記粘着層の前記被験者の身体に接する側の面には、剥離シートが貼り合わされている、請求項１７に記載の脈波センサ。
【請求項19】
前記検出部は、前記起歪体の変形によって生じる磁気変化を検出する検出素子を有する、請求項１１乃至１８の何れか一項に記載の脈波センサ。
【請求項20】
前記検出素子は磁性体を含み、
前記検出素子は、前記起歪体の変形によって前記磁性体に圧力が加わったときの前記磁性体の磁化の強さの変化を検出する検出素子である、請求項１９に記載の脈波センサ。
前記検出素子は、前記起歪体の変形によって前記磁性体に圧力が加わったときの前記磁性体の磁化の強さの変化を検出する検出素子である、請求項１９に記載の脈波センサ。
【請求項21】
前記検出素子は、磁性膜で絶縁膜を挟んだ磁気トンネル接合の構造を含んでおり、
前記検出素子は、前記起歪体の変形によって前記構造で発生する磁気変化を検出する検出素子である、請求項１９に記載の脈波センサ。
前記検出素子は、前記起歪体の変形によって前記構造で発生する磁気変化を検出する検出素子である、請求項１９に記載の脈波センサ。
【請求項22】
前記検出部は半導体式のひずみゲージである、請求項１１乃至１８の何れか一項に記載の脈波センサ。
【請求項23】
前記検出部は静電容量式の圧力センサである、請求項１１乃至１８の何れか一項に記載の脈波センサ。
【請求項24】
前記検出部は光ファイバ式のひずみゲージである、請求項１１乃至１８の何れか一項に記載の脈波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、脈波センサに関する。
【背景技術】
【0002】
心臓が血液を送り出すことに伴い発生する脈波を検出する脈波センサが知られている。一例として、外力の作用により撓み可能に支持されている起歪体となる受圧板と、その受圧板の撓みを電気信号に変換する圧電変換手段とが設けられた脈波センサが挙げられる。この脈波センサは、受圧板の可撓領域が外方に向かって凸曲面となるドーム状に形成されており、圧電変換手段として受圧板における頂部の内面に圧力検出素子を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－７８６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
脈波センサは、微小な信号を検出する必要があるため、測定精度を向上するために、脈波センサを被験者に適度に密着させる必要がある。また、脈波センサには、効率的にひずみを伝達できる起歪体が必要である。
【0005】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、被験者の皮膚との密着性を向上すると共に、ひずみの伝達性が良好な脈波センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一実施形態に係る脈波センサは、被験者に装着可能な脈波センサであって、支持体と、前記脈波センサを前記被験者が装着した際に、前記被験者の身体に接する面である第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を備え、前記第１面が前記支持体から露出するように前記支持体に固定された起歪体と、前記第２面に固定されたひずみゲージと、を有し、前記第１面には、複数の突起部が設けられている。
【発明の効果】
【0007】
開示の技術によれば、被験者の皮膚との密着性を向上すると共に、ひずみの伝達性が良好な脈波センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る脈波センサを例示する平面図である。
【図2】第１実施形態に係る脈波センサを例示する部分断面図である。
【図3】第１実施形態に係る脈波センサの起歪体を例示する底面図である。
【図4】第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。
【図5】第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その１）である。
【図6】第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その２）である。
【図7】第１実施形態の変形例１に係る脈波センサを例示する平面図である。
【図8】第１実施形態の変形例２に係る脈波センサの起歪体を例示する底面図（その１）である。
【図9】第１実施形態の変形例２に係る脈波センサの起歪体を例示する底面図（その２）である。
【図10】第２実施形態に係る脈波センサを例示する平面図である。
【図11】第２実施形態に係る脈波センサを例示する部分断面図である。
【図12】第３実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例を示す平面図および断面図である。
【図13】第４実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例を示す斜視図、平面図、および断面図である。
【図14】第４実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の他の一例を示す斜視図、平面図、および断面図である。
【図15】第４実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の、更に他の一例を示す斜視図、平面図、および断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部には同一の符号を付す場合がある。また、各図面において、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を規定する場合がある。この場合、Ｘ方向において、矢印の始点（根元）側をＸ－側、矢印の終点（矢尻）側をＸ＋側と称する場合がある。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。また、各図面の説明において、既に説明した構成部と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
【0010】
【0011】
【0012】
脈波センサ１は、例えば、起歪体２０が被験者の橈骨動脈の近くに配置されるように、被験者の手首に装着される。脈波は、心臓が血液を送り出すことに伴い発生する血管の容積変化を波形としてとらえたもので、脈波センサ１は、血管の容積変化をモニターすることができる。
【0013】
脈波センサ１において、支持体１０は、被験者の手首に装着される細長状のベルトであり、被験者の手首に巻き付けることができる。なお、細長状とは、長手方向と短手方向を明確に区別できる形状を指す。支持体１０は、例えば、樹脂やゴム等の湾曲しやすい材料により形成することができる。支持体１０は、被験者に容易にかつ確実に装着するために、伸縮性を有することが好ましい。なお、図１及び図２では、支持体１０の長手方向がＸ方向である。
【0014】
支持体１０は、裏面１０ｍと表面１０ｎとを備えている。例えば、支持体１０の一端の裏面１０ｍ側と、支持体１０の他端の表面１０ｎ側に一対の面ファスナーが設けられており、この面ファスナーにより支持体１０を被験者の手首に取り外し自在に装着することができる。支持体１０を被験者の手首に装着する際には、裏面１０ｍが被験者の身体に接する（例えば、被験者の手首の肌に接する）ように装着する。
【0015】
図２に示すように、支持体１０の裏面１０ｍは、Ｚ＋方向に凹んでいる。この部分を便宜上、取付部１０ｘと称する。また、取付部１０ｘの一部分は、Ｚ＋方向に更に凹んだ部分を有する。この更に凹んだ部分を、凹部１０ｙと称する。取付部１０ｘおよび凹部１０ｙは、支持体１０にひずみゲージ１００および起歪体２０を取り付けるための部位である。
【0016】
取付部１０ｘの底面（図２では、ＸＹ平面上の面）には、接着層３０が設けられている。この接着層３０によって、支持体１０に起歪体２０が固定される。起歪体２０は、脈波センサ１を被験者が腕に装着した際に、被験者の身体に接する面である第１面２０ｍと、第１面２０ｍと反対側の面である第２面２０ｎとを備える。起歪体２０は、第１面２０ｍが支持体１０の裏面１０ｍから露出するように、取付部１０ｘに取り付けられている。また、起歪体２０は、第２面２０ｎで凹部１０ｙを封鎖するように設けられることが望ましい。
【0017】
接着層３０の材料は、支持体１０と起歪体２０とを接着する機能を有する材料であれば、特に制限されない。例えば、接着層３０として、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂等を用いることができる。又、接着層３０として、ボンディングシート等を用いても良い。接着層３０の厚さは、特に制限されない。例えば、接着層３０の厚さは、０．１μｍ～５０μｍ程度とすることができる。
【0018】
起歪体２０は、荷重を受けることによりひずみを発生させる部材である。起歪体２０に荷重が加わると、起歪体２０にひずみが生じ、起歪体２０に接着されたひずみゲージ１００の抵抗値が変化する。起歪体２０の形状は特に限定されない。例えば、起歪体２０は平板状の矩形であってよい。起歪体２０の材料としては、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、銅、アルミニウム等を用いることができる。起歪体２０が平板状である場合、プレス加工法等により起歪体２０を形成することができる。起歪体２０の厚さｔは、例えば、０．０１ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である。なお、起歪体２０の厚さｔは、後述の突起部２１を含まない厚さを示す。
【0019】
起歪体２０の第１面２０ｍには、複数の突起部が設けられる。本実施形態では、一例として、起歪体２０の第１面２０ｍに、６つの突起部２１が設けられている。突起部２１は、第１面２０ｍを平面視した場合に、図示のようにＹ軸方向に延びる直線または長方形の形状をしている。各々の突起部２１の第１面２０ｍからの突起量ｐは、例えば、０．０１ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である。各々の突起部２１は、幅ｗ及び間隔ｉが一定となるように設けられてもよい。この場合、各々の突起部２１の幅ｗは、例えば、０．５ｍｍ～１ｍｍ程度である。各々の突起部２１の間隔ｉは、例えば、１ｍｍ～２ｍｍ程度である。
【0020】
起歪体２０の第２面２０ｎには、接着層４０により、ひずみゲージ１００が固定されている。ひずみゲージ１００は、本開示において検出部の一例である。図２に示す通り、ひずみゲージ１００は例えば、凹部１０ｙと起歪体２０の第２面２０ｎとで形成される空間に収容されている。ひずみゲージ１００は、起歪体２０のひずみにより生じる抵抗体１３０の抵抗値の変化に基づいて脈波を検出するセンサである。
【0021】
なお、ひずみゲージ１００は、凹部１０ｙ内において、支持体１０と離隔して配置されることが好ましい。ひずみゲージ１００を支持体１０と離隔して配置すると、ひずみゲージ１００の抵抗体１３０が伸縮するときに、支持体１０がその伸縮を妨げることがない。そのため、当該配置によれば、ひずみゲージ１００のひずみの検出精度が向上する。したがって、脈波センサ１は脈波を高精度で検出することができる。
【0022】
接着層４０の材料は、起歪体２０とひずみゲージ１００とを接着する機能を有する材料であれば、特に制限されない。例えば、接着層４０として、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂等を用いることができる。又、接着層４０として、ボンディングシート等を用いても良い。接着層４０の厚さは、特に制限されない。例えば、接着層４０の厚さは、０．１μｍ～５０μｍ程度とすることができる。
【0023】
ハウジング２００は、例えば、支持体１０の表面１０ｎに固定されている。ひずみゲージ１００の出力は、例えば、線材やフレキシブル基板等により、ハウジング２００内に配置された回路と電気的に接続されている。ハウジング２００内には、例えば、ブリッジ回路、Ａ／Ｄ変換回路、記憶部、通信部、電池等が配置される。
【0024】
ひずみゲージ１００の出力は、例えば、ハウジング２００内のブリッジ回路に接続され、ブリッジ回路の出力として、抵抗体１３０の抵抗値に対応した周期的な電圧の変化であるアナログの脈波信号が得られる。アナログの脈波信号はＡ／Ｄ変換回路でデジタル信号に変化された後、記憶部に記憶される。記憶部は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部に記憶されたデータは、例えば、通信部により脈波センサ１の外部に送信される。ハウジング２００内に通信部を配置せず、記憶部に記憶されたデータを線材等により脈波センサ１の外部に伝送してもよい。
【0025】
図３は、第１実施形態に係る脈波センサの起歪体を例示する底面図である。図３に示すように、脈波センサ１の起歪体２０において、各々の突起部２１の長手方向は、支持体１０の長手方向に対して略垂直である。すなわち、支持体１０の長手方向がＸ軸方向であるのに対し、各々の突起部２１の長手方向はＹ軸方向である。なお、ここでいう「略垂直」とは、突起部２１の長手方向が支持体１０の長手方向に対して９０度±５度程度の角度である場合を示す。
【0026】
起歪体２０に少なくとも２つの突起部２１を設けることにより、起歪体２０全体としての必要な剛性を確保しつつ、突起部２１が設けられていない領域（例えば、突起部２１と突起部２１との間の領域）の、起歪体２０の厚みを薄くすることができる。そのため、支持体１０を被験者の手首に装着したときに、起歪体２０のうち、突起部２１と突起部２１との間の部分が曲がりやすくなるので、起歪体２０を被験者の手首の形状に沿って柔軟に湾曲させることができる。ゆえに、被験者が脈波センサ１を装着した場合に、図２に示した突起部２１の先端面２１ａを、被験者の橈骨動脈に密着させることができる。これにより、脈波センサ１は被験者の橈骨動脈に生じるひずみを高精度で検出することができる。
【0027】
突起部２１は、第１面２０ｍに最低２つ配置されればよいが、より多くの突起部２１が第１面２０ｍの全体に一定の規則性を持って配置されていることが好ましい。これにより、起歪体２０全体を被験者の手首の形状に沿って湾曲させることがさらに容易となる。なお、一定の規則性を持つとは、ランダムな状態ではなく、何らかの規則性を持っていればよく、その規則性の態様については限定されない。一定の規則性の例としては、同一形状の突起部２１を一方向に等間隔に並べる、同一形状の突起部２１を行列状に並べる、同じ配置の態様が繰り返し反復される等が挙げられる。
【0028】
また、脈波センサ１では、起歪体２０の第１面２０ｍに複数の突起部２１が設けられており、突起部２１の先端面２１ａが被験者の皮膚に接する。これにより、突起部２１を設けない場合、すなわち、起歪体２０の第１面２０ｍの全体が被験者の皮膚に接する場合と比べて、起歪体２０と被験者の皮膚との接触面積を減らすことができる。その結果、起歪体２０が橈骨動脈から受ける圧力がより大きくなるため、脈波センサ１は被験者の橈骨動脈に生じる微小なひずみを高精度で検出することができる。
【0029】
また、ひずみゲージ１００は、起歪体２０の第１面２０ｍに垂直な方向から視たとき（Ｚ－側からＺ＋側に見たとき）、抵抗体１３０が突起部２１と重複しないように配置することが好ましい。起歪体２０のうち、突起部２１と突起部２１との間の部分は、突起部２１よりも厚みが薄いためひずみが生じやすい。そのため、この部分のひずみを抵抗体１３０が受けられるようにひずみゲージ１００を配置することで、起歪体２０に生じるひずみを高精度で検出することができる。
【0030】
【0031】
図４及び図５を参照すると、ひずみゲージ１００は、基材１１０と、抵抗体１３０と、配線１４０と、電極１５０と、カバー層１６０とを有している。カバー層１６０は、必要に応じて設けることができる。なお、図４及び図５では、便宜上、カバー層１６０の外縁のみを破線で示している。まずは、ひずみゲージ１００を構成する各部について詳細に説明する。
【0032】
なお、本実施形態では、便宜上、ひずみゲージ１００において、基材１１０の抵抗体１３０が設けられている側を「上側」と称し、抵抗体１３０が設けられていない側を「下側」と称する。又、各部位の上側に位置する面を「上面」と称し、各部位の下側に位置する面を「下面」と称する。ただし、ひずみゲージ１００は天地逆の状態で用いることもできる。又、ひずみゲージ１００は任意の角度で配置することもできる。又、平面視とは、基材１１０の上面１１０ａに対する上側から下側への法線方向で対象物を視ることを指すものとする。そして、平面形状とは、前記法線方向で対象物を視たときの、対象物の形状を指すものとする。
【0033】
基材１１０は、抵抗体１３０等を形成するためのベース層となる部材である。基材１１０は可撓性を有する。基材１１０の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ１００の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、基材１１０の厚さは５μｍ～５００μｍ程度であってよい。なお、起歪体２０の第２面２０ｎから受感部へのひずみの伝達性、及び、環境変化に対する寸法安定性の観点から考えると、基材１１０の厚さは５μｍ～２００μｍの範囲内であることが好ましい。また、絶縁性の観点から考えると、基材１１０の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。
【0034】
基材１１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成される。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、かつ可撓性を有する部材を指す。
【0035】
基材１１０が絶縁樹脂フィルムから形成される場合、当該絶縁樹脂フィルムには、フィラーや不純物等が含まれていてもよい。例えば、基材１１０は、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成されてもよい。
【0036】
基材１１０の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ２Ｎ３、Ａｌ２Ｏ３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３）等の結晶性材料が挙げられる。又、前述の結晶性材料以外に非晶質のガラス等を基材１１０の材料としてもよい。又、基材１１０の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金（ジュラルミン）、チタン等の金属を用いてもよい。金属製の基材１１０を用いる場合、上面１１０ａを被覆するように絶縁膜が設けられる。
【0037】
抵抗体１３０は、基材１１０の上側に所定のパターンで形成された薄膜である。ひずみゲージ１００において、抵抗体１３０は、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体１３０は、基材１１０の上面１１０ａに直接形成されてもよいし、基材１１０の上面１１０ａに他の層を介して形成されてもよい。なお、図４では、便宜上、抵抗体１３０を密度の高い梨地模様で示している。
【0038】
抵抗体１３０は、複数の細長状部が長手方向を同一方向（図４の例ではＸ方向）に向けて所定間隔で配置され、隣接する細長状部の端部が互い違いに連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造である。複数の細長状部の長手方向がグリッド方向となり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向（図４の例ではＹ方向）となる。
【0039】
抵抗体１３０において、最もＹ＋側に位置する細長状部のＸ－側の端部は、Ｙ＋方向に屈曲し、抵抗体１３０のグリッド幅方向の一方の終端１３０ｅ１に達する。また、最もＹ－側に位置する細長状部のＸ－側の端部は、Ｙ－方向に屈曲し、抵抗体１３０のグリッド方向の他方の終端１３０ｅ２に達する。各々の終端１３０ｅ１及び１３０ｅ２は、配線１４０を介して、電極１５０と電気的に接続されている。言い換えれば、配線１４０は、抵抗体１３０のグリッド幅方向の各々の終端１３０ｅ１及び１３０ｅ２と各々の電極１５０とを電気的に接続している。
【0040】
抵抗体１３０は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成することができる。すなわち、抵抗体１３０は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。
【0041】
ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、及びＣｒ２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでいてもよい。
【0042】
抵抗体１３０の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ１００の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、抵抗体１３０の厚さは０．０５μｍ～２μｍ程度であってよい。特に、抵抗体１３０の厚さが０．１μｍ以上である場合、抵抗体１３０を構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する。また、抵抗体１３０の厚さが１μｍ以下である場合、抵抗体１３０を構成する膜の内部応力に起因する、（i）膜のクラック及び（ii）膜の基材１１０からの反りが、低減される。
【0043】
横感度を生じ難くすることと、断線対策とを考慮すると、抵抗体１３０の幅は１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。更に言えば、抵抗体１３０の幅は１０μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であるとより好ましい。
【0044】
例えば、抵抗体１３０がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、ゲージ特性の安定性を向上させることができる。又例えば、抵抗体１３０がＣｒ混相膜である場合、抵抗体１３０がα－Ｃｒを主成分とすることで、ひずみゲージ１００のゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。ここで、「主成分」とは、抵抗体を構成する全物質の５０重量％以上を占める成分のことを意味する。ゲージ特性を向上させるという観点から考えると、抵抗体１３０はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましい。更に言えば、同観点から考えると、抵抗体１３０はα－Ｃｒを９０重量％以上含むことがより好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。
【0045】
又、抵抗体１３０がＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎは２０重量％以下であることが好ましい。Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎが２０重量％以下であることで、ひずみゲージ１００のゲージ率の低下を抑制することができる。
【0046】
又、Ｃｒ混相膜におけるＣｒＮとＣｒ２Ｎとの比率は、ＣｒＮとＣｒ２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ２Ｎの割合が８０重量％以上９０重量％未満となるようにすることが好ましい。更に言えば、同比率は、ＣｒＮとＣｒ２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ２Ｎの割合が９０重量％以上９５重量％未満となるようにすることがより好ましい。Ｃｒ２Ｎは半導体的な性質を有する。そのため、前述のＣｒ２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで、ＴＣＲの低下（負のＴＣＲ）が一層顕著となる。更に、前述のＣｒ２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで抵抗体１３０のセラミックス化を低減し、抵抗体１３０の脆性破壊が起こりにくくすることができる。
【0047】
一方で、ＣｒＮは化学的に安定であるという利点を有する。Ｃｒ混相膜にＣｒＮをより多く含むことで、不安定なＮが発生する可能性を低減することができるため、安定なひずみゲージを得ることができる。ここで「不安定なＮ」とは、Ｃｒ混相膜の膜中に存在し得る、微量のＮ２もしくは原子状のＮのことを意味する。これらの不安定なＮは、外的環境（例えば高温環境）によっては膜外へ抜け出ることがある。不安定なＮが膜外へ抜け出るときに、Ｃｒ混相膜の膜応力が変化し得る。
【0048】
ひずみゲージ１００において、抵抗体１３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合、高感度化かつ、小型化を実現することができる。例えば、従来のひずみゲージの出力が０．０４ｍＶ／２Ｖ程度であったのに対して、抵抗体１３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合は０．３ｍＶ／２Ｖ以上の出力を得ることができる。また、従来のひずみゲージの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）が３ｍｍ×３ｍｍ程度であったのに対して、抵抗体１３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合の大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）は０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度に小型化することができる。
【0049】
配線１４０は、基材１１０上に設けられている。配線１４０は、抵抗体１３０及び電極１５０と電気的に接続されている。配線１４０は、直線状には限定されず、任意のパターンとすることができる。また、配線１４０は、任意の幅及び任意の長さとすることができる。なお、図４では、便宜上、配線１４０を抵抗体１３０よりも密度の低い梨地模様で示している。
【0050】
電極１５０は、基材１１０上に設けられている。電極１５０は、配線１４０を介して抵抗体１３０と電気的に接続されている。電極１５０は、平面視において、配線１４０よりも拡幅して略矩形状に形成されている。電極１５０は、ひずみにより生じる抵抗体１３０の抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極である。電極１５０には、例えば外部接続用のリード線等が接合される。電極１５０の上面に、銅等の抵抗の低い金属層、または、金等のはんだ付け性が良好な金属層を積層してもよい。抵抗体１３０と配線１４０と電極１５０とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。なお、図４では、便宜上、電極１５０を配線１４０と同じ密度の梨地模様で示している。
【0051】
カバー層１６０（保護層）は、必要に応じ、基材１１０の上面１１０ａに、抵抗体１３０及び配線１４０を被覆し電極１５０を露出するように設けられる。カバー層１６０の材料としては、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂が挙げられる。なお、カバー層１６０は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層１６０の厚さは、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、カバー層１６０の厚さは２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。カバー層１６０を設けることで、抵抗体１３０に機械的な損傷等が生じることを抑制することができる。又、カバー層１６０を設けることで、抵抗体１３０を湿気等から保護することができる。
【0052】
［ひずみゲージ１００の製造方法］
本実施形態に係るひずみゲージ１００では、基材１１０上に、抵抗体１３０と、配線１４０と、電極１５０と、カバー層１６０とが形成される。なお、基材１１０とこれらの部材の層の間に別の層（後述する機能層等）が形成されてもよい。
本実施形態に係るひずみゲージ１００では、基材１１０上に、抵抗体１３０と、配線１４０と、電極１５０と、カバー層１６０とが形成される。なお、基材１１０とこれらの部材の層の間に別の層（後述する機能層等）が形成されてもよい。
【0053】
以下、ひずみゲージ１００の製造方法について説明する。ひずみゲージ１００を製造するためには、まず、基材１１０を準備し、基材１１０の上面１１０ａに金属層（便宜上、金属層Ａとする）を形成する。金属層Ａは、最終的にパターニングされて抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０となる層である。従って、金属層Ａの材料や厚さは、前述の抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の材料や厚さと同様である。
【0054】
金属層Ａは、例えば、金属層Ａを形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜することができる。金属層Ａは、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法、蒸着法、アークイオンプレーティング法、またはパルスレーザー堆積法等を用いて成膜されてもよい。基材１１０の上面１１０ａに金属層Ａを成膜後、周知のフォトリソグラフィ法により、金属層Ａを図４の抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０と同様の平面形状にパターニングする。
【0055】
なお、基材１１０の上面１１０ａに下地層を形成してから金属層Ａを形成してもよい。例えば、基材１１０の上面１１０ａに、所定の膜厚の機能層をコンベンショナルスパッタ法により真空成膜してもよい。このように下地層を設けることによって、ひずみゲージ１００のゲージ特性を安定化させることができる。
【0056】
本願において、機能層とは、少なくとも上層である金属層Ａ（抵抗体１３０）の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層は、更に、基材１１０に含まれる酸素または水分による金属層Ａの酸化を防止する機能、および／または、基材１１０と金属層Ａとの密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層は、更に、他の機能を備えていてもよい。
【0057】
基材１１０を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むことがあり、また、Ｃｒは自己酸化膜を形成することがある。そのため、特に金属層ＡがＣｒを含む場合、金属層Ａの酸化を防止する機能を有する機能層を成膜することが好ましい。
【0058】
このように、金属層Ａの下層に機能層を設けることにより、金属層Ａの結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる金属層Ａを作製することができる。その結果、ひずみゲージ１００において、ゲージ特性の安定性が向上する。又、機能層を構成する材料が金属層Ａに拡散することにより、ひずみゲージ１００において、ゲージ特性が向上する。
【0059】
機能層の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。
【0060】
図６は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その２）である。図６は、抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の下地層として機能層１２０を設けた場合のひずみゲージ１００の断面形状を示している。
【0061】
機能層１２０の平面形状は、例えば抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の平面形状と略同一にパターニングされてよい。しかしながら、機能層１２０と抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０との平面形状は略同一でなくてもよい。例えば、機能層１２０が絶縁材料から形成される場合には、機能層１２０を抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の平面形状と異なる形状にパターニングしてもよい。この場合、機能層１２０は例えば抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０が形成されている領域にベタ状に形成されてもよい。或いは、機能層１２０は、基材１１０の上面全体にベタ状に形成されてもよい。
【0062】
抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０を形成した後、必要に応じ、基材１１０の上面１１０ａにカバー層１６０を形成する。カバー層１６０は抵抗体１３０及び配線１４０を被覆するが、電極１５０はカバー層１６０から露出していてよい。例えば、基材１１０の上面１１０ａに、抵抗体１３０及び配線１４０を被覆し電極１５０を露出するように、半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートして、その後に当該絶縁樹脂フィルムを加熱して硬化させることにより、カバー層１６０を形成することができる。以上の工程により、ひずみゲージ１００が完成する。
【0063】
〈第１実施形態の変形例１〉
第１実施形態の変形例１では、支持体１０上にハウジング２００が設けられていない脈波センサの例を示す。なお、第１実施形態の変形例１では、既に説明した実施形態と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
第１実施形態の変形例１では、支持体１０上にハウジング２００が設けられていない脈波センサの例を示す。なお、第１実施形態の変形例１では、既に説明した実施形態と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
【0064】
【0065】
脈波センサ１Ａは、ハウジング２００を有していないため、ひずみゲージ１００の出力は、線材等により、脈波センサ１Ａとは離れたところに配置された記憶部等に接続される。例えば、ひずみゲージ１００の電極１５０には外部接続用のリード線等が接合され、記憶部等に接続される。
【0066】
このように、記憶部等を含むハウジング２００は、支持体１０上に配置されてもよいし、支持体１０とは離れたところに配置されてもよい。なお、記憶部の種類、大きさ、および形状は特に限定されない。例えば、脈波センサ１Ａは、被験者のポケット等に収まる程度の大きさの携帯可能な記録媒体（すなわち、記憶部）と接続するための配線を有していてもよい。そして、本発明は、脈波センサ１の検出した脈波のデータが、当該記録媒体に記憶される構成であってもよい。
【0067】
また、本変形例において、脈波センサ１Ａと記憶部は無線接続されてもよい。すなわち、脈波センサ１Ａは、ひずみゲージ１００の測定データを、自身に備えた通信部を介して外部の記憶装置に送信してもよい。
【0068】
〈第１実施形態の変形例２〉
第１実施形態の変形例２では、突起部の形状、及び起歪体の形状の他の例を示す。なお、第１実施形態の変形例２では、既に説明した実施形態と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
第１実施形態の変形例２では、突起部の形状、及び起歪体の形状の他の例を示す。なお、第１実施形態の変形例２では、既に説明した実施形態と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
【0069】
【0070】
図８の例では、起歪体２０Ａは、矩形かつ平板状の構造をしている。そして、起歪体２０Ａの第１面２０ｍに、矩形の突起部２２が形成されている。ここで、突起部２２は、第１面２０ｍからＺ－方向に突起した構造である。したがって、立体的に見れば、突起部２２は四角柱の形状をしているといえる。突起部２２は、第１面２０ｍにおいて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に等間隔で配置されている。図９の例では、起歪体２０Ｂは、円形かつ平板状の構造をしている。そして、起歪体２０Ｂの第１面２０ｍにおいて、四角柱の突起部２２がＸ軸方向及びＹ軸方向に等間隔で配置されている。なお、突起部２２の形状は、四角柱には限定されない。例えば、突起部２２は三角柱、円柱、および楕円柱等の種々の柱状であってもよい。
【0071】
また、起歪体の第１面２０ｍの形状も、特に限定されない。例えば、第１面２０ｍは、図８に示した矩形であってもよいし、図９に示した円形であってもよいし、三角形または楕円形等のその他の形状であってもよい。また、起歪体の第１面２０ｍには、細長状の直方体の突起部（例えば、図３の突起部２１）が配置されてもよいし、柱状の突起部（例えば、図８および図９の突起部２２）が配置されてもよい。起歪体に少なくとも２以上の突起部を設けることで、起歪体全体としての必要な剛性を確保しつつ、突起部と突起部との間の部分の起歪体を薄くすることができる。
【0072】
〈第２実施形態〉
第２実施形態では、絆創膏型の脈波センサの例を示す。なお、第２実施形態では、既に説明した実施形態と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
第２実施形態では、絆創膏型の脈波センサの例を示す。なお、第２実施形態では、既に説明した実施形態と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
【0073】
【0074】
図１０及び図１１を参照すると、脈波センサ２は、被験者に装着可能なウェアラブルデバイスであり、主に、支持体５０と、起歪体２０と、ひずみゲージ１００とを有している。脈波センサ２は、脈波センサ１と同様に、ハウジング２００を有してもよい。
【0075】
脈波センサ２において、支持体５０は、被験者の手首に装着される円形状のパッチであり、被験者の皮膚に貼り付けることができる。支持体５０は、例えば、樹脂、紙、布、不織布等、およびこれらの組み合わせから形成することができる。支持体５０は、例えば、絆創膏のように肌色と近い色味であってもよい。図１０の例では、支持体５０は平面視で円形であるが、これには限定されず、楕円形、正方形、長方形等であってもよい。
【0076】
支持体５０の、起歪体２０やひずみゲージ１００の周辺の構造は、支持体１０と同様である。すなわち、支持体５０は、裏面５０ｍと表面５０ｎとを備えており、被験者が脈波センサ２を装着したとき、支持体５０の裏面５０ｍが被験者の肌に接する。支持体５０の裏面５０ｍには、取付部１０ｘと同様の構成である取付部５０ｘが設けられている。また、取付部５０ｘは、Ｚ＋方向に更に凹んだ部分である凹部５０ｙを有する。支持体５０には、接着層３０を介して起歪体２０が固定されている。起歪体２０は、第１面２０ｍが支持体５０の裏面５０ｍから露出するように、取付部５０ｘに取り付けられている。ひずみゲージ１００は、凹部５０ｙと第２面２０ｎとで形成される空間に収容されている。
【0077】
支持体５０は、裏面５０ｍに粘着層６０が設けられている点で、支持体１０と異なる。より詳しくは、支持体５０の裏面５０ｍの、起歪体２０の第１面２０ｍが露出する領域を除く少なくとも一部の領域に、粘着剤が付着した粘着層６０が設けられている。粘着層６０は、人間の肌に張り付く性質を有している。粘着層６０は、例えば支持体５０に粘着剤を塗布することで形成される。もしくは、粘着層６０は、支持体５０に粘着層６０を貼り合わせることで形成されてもよい。粘着層６０を形成する粘着剤の具体例としては、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等を挙げることができる。粘着層６０の、被験者の身体（被験者の肌）に接する側の面には、剥離シート７０が貼り合わされていてもよい。剥離シート７０は、例えば、剥離処理がなされた紙や、剥離処理なされた樹脂シート等である。
【0078】
脈波センサ２を使用する場合、脈波センサ２の使用者は、剥離シート７０を剥離した後、露出した粘着層６０を、脈波を測りたい対象の人間の橈骨動脈付近の皮膚に直接貼り付ける。支持体５０には、第１実施形態と同様の２つ以上の突起部２１を有する起歪体２０が設けられている。そのため、脈波センサ２は、脈波センサ１と同様に、起歪体２０を被験者の手首の形状に沿って湾曲させ、突起部２１の先端面２１ａを被験者の橈骨動脈に密着させることができる。その結果、脈波センサ２は、脈波センサ１と同様に、被験者の橈骨動脈に生じるひずみを高精度で検出することができる。
【0079】
なお、脈波センサ２において、直線状の突起部２１の代わりに、柱状の突起部２２を設けてもよい。
【0080】
〈第３実施形態〉
上述した各実施形態およびその変形例では、本開示に係る検出部が抵抗体を用いたひずみゲージである例について説明した。すなわち、前記各実施形態では、本開示に係る検出部が電気抵抗式の金属ひずみゲージである場合について説明した。しかしながら、本開示に係る検出部は金属ひずみゲージに限定されない。例えば、本開示に係る検出部は、当該ひずみゲージに含まれる検出素子によって、起歪体（または、起歪体に相当する構造物）のひずみによって引き起こされる磁気変化を検出するひずみゲージであってもよい。
上述した各実施形態およびその変形例では、本開示に係る検出部が抵抗体を用いたひずみゲージである例について説明した。すなわち、前記各実施形態では、本開示に係る検出部が電気抵抗式の金属ひずみゲージである場合について説明した。しかしながら、本開示に係る検出部は金属ひずみゲージに限定されない。例えば、本開示に係る検出部は、当該ひずみゲージに含まれる検出素子によって、起歪体（または、起歪体に相当する構造物）のひずみによって引き起こされる磁気変化を検出するひずみゲージであってもよい。
【0081】
具体的には、本開示に係る検出部は、ビラリ現象（後述）を利用した検出素子を含んだひずみゲージであってもよい。また、本開示に係る検出部は、磁気トンネル接合（後述）の構造を有する検出素子を含んだひずみゲージであってもよい。以下、第３実施形態では、ビラリ現象を利用した検出素子を含むひずみゲージについて説明する。また、第４実施形態では、磁気トンネル接合の構造を有する検出素子を含んだひずみゲージについて説明する。
【0082】
なお、本明細書の各実施形態では、同様の機能を有する部材には同様の名称および部材番号を付し、説明を繰り返さないこととする。また、以降の各実施形態に係る各図面（図１２以降の図面）におけるｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の方向は、図１～図１１で示したｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の方向と同一である。また、以降の説明では、ｚ軸の正方向を「上」、ｚ軸の負方向を「下」と称する。すなわち、以降の説明において「上側」とはｚ軸の正方向側であり、「上面」はｚ軸の正方向側にある面を示す。また、「下側」とはｚ軸の負方向側であり、「下面」とはｚ軸の負方向側にある面を示す。
【0083】
図１２は、第３実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子３００の一例を示す図である。図１２の（ａ）は検出素子３００をｚ軸の正方向から負方向（すなわち、上面から下面側）に見下ろしたときの平面図である。一方、図１２の（ｂ）は、図１２の（ａ）に示す検出素子３００のα－α´直線での断面図を示している。なお、図１２の（ａ）および（ｂ）では、検出素子３００から延びる配線は図示していない。しかしながら、検出素子３００には、後述する駆動コイル３２０と電源とを接続する配線と、感知コイル３８０によって検出された電流を伝達するための配線が接続されていてもよい。
【0084】
図１２の（ａ）に示す通り、検出素子３００は、駆動コイル３２０と、感知コイル３８０と、ベース層３１０とを含む。ベース層３１０は駆動コイル３２０および感知コイル３８０の芯材となる層である。感知コイル３８０は、ベース層３１０（より厳密には、後述するベース金属３７０）の磁化の強さを検出するためのコイルである。駆動コイル３２０は、磁界を発生させるためのコイルである。検出素子３００は、ベース層３１０を芯材として、感知コイル３８０が内側、そして駆動コイル３２０が外側に巻かれた２重構造を有している。なお、駆動コイル３２０および感知コイル３８０の材料は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、およびＡｕ等の導電性金属、ならびに、これらの金属の合金であることが望ましい。また、駆動コイル３２０および感知コイル３８０の巻き数および断面積の大きさは、検出素子３００に要求されるひずみの検知感度に応じて適宜設計されてよい。
【0085】
後で詳述するが、ベース層３１０に応力が加わると、ベース層３１０に含まれるベース金属３７０（後述）の磁化の強さが変化する。検出素子３００は、感知コイル３８０でこの磁化の強さの変化を検出することによって、ベース層３１０にかかる応力の強さ（すなわち、ひずみ度合）を特定することができる。
【0086】
図１２の（ｂ）の断面図を参照して、検出素子３００の構成について更に説明する。なお、図１２の（ｂ）において、駆動コイル３２０、感知コイル３８０、および３つの絶縁層３４０、３５０、および３６０はそれぞれ、芯材であるベース金属３７０を取り囲むように形成されている。すなわち、図１２の（ｂ）において同じ部材番号を付した層は、ベース金属３７０を取り囲んで繋がっている。
【0087】
ベース金属３７０は、各種コイルおよび絶縁層の芯材となる部材である。ベース金属３７０は、例えば略平板状の金属板であってよい。ベース金属３７０は絶縁層３６０で取り囲むように被覆されている。ベース金属３７０は、例えば、センダスト等のＦｅ-Ｓｉ-Ａｌ系合金、および、パーマロイ等のＮｉ-Ｆｅ系合金等の軟磁性体材料で構成されることが望ましい。前述のベース層３１０は、図１２の（ｂ）に示す通り、このベース金属３７０と絶縁層３６０から成る。
【0088】
絶縁層３６０の外側には、絶縁層３６０を取り囲むように絶縁層３５０が形成される。そして、絶縁層３５０の外側には、更に絶縁層３４０が形成されている。絶縁層３５０は、感知コイル３８０を含む層であり、感知コイル３８０の間隙を絶縁材料で充填した層である。絶縁層３４０は、駆動コイル３２０を含む層であり、駆動コイル３２０の間隙を絶縁材料で充填した層である。絶縁層３４０、３５０、および３６０は、磁界に影響しないドライフィルムまたは感光性ポリイミド等のレジスト硬化物から成ることが望ましい。
【0089】
検出素子３００の一面は、図１２の（ｂ）に示すように、基材１１０に貼り付けられていてよい。基材１１０は、検出素子３００を固定する部材である。例えば、基材１１０は、プラスチックフィルム等で構成されるフレキシブル基板であってよい。検出素子３００は基材１１０を介して起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに貼り付けられる。なお、検出素子３００は、全体として平板または薄膜状の検出素子であってもよい。検出素子３００が平板または薄膜状である場合、検出素子３００を基材１１０により容易に貼り付けることができる。また、検出素子３００において基材１１０は必須の構成ではない。例えば、検出素子３００に基材１１０を設けず、検出素子３００の下面を起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに直接貼り付けて使用してもよい。
【0090】
本実施形態に係る起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂは、基本的には第１実施形態及び第２実施形態に係る起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂと同様の構成および材料であってよい。しかしながら、本実施形態において、起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂは、非磁性体から成ることがより望ましい。本実施形態に係る起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂは、例えば、非磁性ステンレスを材料として作製することができる。
【0091】
次に、検出素子３００を用いてひずみを検出する原理を概説する。検出素子３００は、磁性体であるベース金属３７０を含んでいる。電源から駆動コイル３２０に交流電流が供給されると、駆動コイル３２０はその周囲に交番磁界を生じさせる。これにより磁界が発生し、ベース金属３７０は磁化される。この状態で起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂが変形すると、ひずみが生じる。ひずみは基材１１０を伝わり、ベース金属３７０に応力が加わる。なお、検出素子３００を、基材１１０を介さずに起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに貼り付けている場合は、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂからベース金属３７０（およびそれを被覆する絶縁層３４０～３６０）に直接応力が伝わる。
【0092】
ベース金属３７０に応力が加わると、その応力に応じてベース金属３７０の透磁率が変化する。したがって、ベース金属３７０の磁化の強さ（磁化の程度）が変化する。このように、磁性体に応力がかかると磁性体の透磁率および磁化の強さが変化する現象のことを「ビラリ現象」という。検出素子３００の構成によれば、ピックアップコイルである感知コイル３８０には、ベース金属３７０の磁化の強さに応じた交流電圧が誘起される。したがって、ビラリ現象の原理に基づけば、この交流電圧の値から、ベース金属３７０にかかる応力を算出することができる。そして、当該算出した応力から、起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂのひずみ度合を特定することができる。なお、検出素子３００が図１２の（ａ）および（ｂ）に示す形状である場合、検出素子３００のグリッド方向は、図１２の（ａ）におけるα－α´方向に等しい。以上説明した原理に基づいて、検出素子３００は、起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂのひずみを検出することができる。すなわち、検出素子３００は、ひずみゲージの検出素子として機能する。
【0093】
なお、駆動コイル３２０は、感知コイル３８０の外側、かつ当該感知コイル３８０が存在している領域全体に、できる限り均一に巻き付けられることが望ましい。これにより、ベース金属３７０の、感知コイル３８０が存在する領域全体に、より均一に交番磁界を加えることができる。これにより、ビラリ現象によるベース金属３７０の磁化の強さの変化をより精密に検出することができる。したがって、検出素子３００の性能が向上する。
【0094】
また、絶縁層３６０は、ベース金属３７０の全部ではなく一部に形成されていてもよい。例えば、ベース金属３７０のうち、感知コイル３８０および駆動コイル３２０を巻き付ける領域の部分を絶縁層３６０で覆い、絶縁層３６０の上から感知コイル３８０を含む絶縁層３５０で覆い、更に、絶縁層３５０の上から駆動コイル３２０を含む絶縁層３４０で覆うような構成であってもよい。
【0095】
また、ベース金属３７０が略平板状である場合、絶縁層３６０はベース金属３７０の、コイルを巻く方向のみ取り囲んで形成されていてもよい。すなわち、図１２の（ｂ）において、ベース金属３７０のｘ方向の両端部は絶縁層３６０で覆われていなくてもよい。
【0096】
本実施形態に係る脈波センサにおいて、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂが変形する（すなわち、起歪体にひずみが生じる）と、ひずみゲージの基材１１０（または、検出素子３００自体）がひずむ。検出素子３００は、このひずみによって生じる磁性変化を、前述のビラリ現象の原理に基づき検出することができる。
【0097】
本実施形態に係る検出素子３００を含んだひずみゲージは、第１～第２実施形態及びこれらの変形例で示したあらゆる配置パターンで起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂに配置可能である。すなわち、本実施形態に係る検出素子３００を用いて、電気抵抗式のひずみゲージを用いたときと同様に起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂのひずみを検出することができる。したがって、本実施形態に係るひずみゲージは、第１～第２実施形態及びこれらの変形例に係るひずみゲージ１００と同様の効果を奏する。
【0098】
〈第４実施形態〉
図１３は、第４実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例である検出素子５００を示す図である。図１４は、第４実施形態に係る検出素子の他の一例である検出素子６００を示す図である。また、図１５は、第４実施形態に係る検出素子の更に他の一例である検出素子７００を示す図である。図１３～１５の（ａ）はそれぞれ、検出素子５００、６００、および７００の斜視図である。図１３～１５の（ｂ）はそれぞれ、検出素子５００、６００、および７００をｚ軸の正方向から負方向に見下ろしたときの平面図である。図１３～１５の（ｃ）は、検出素子５００、６００、および７００の、ｚｘ平面に平行な面での断面図である。なお、図１３～１５のいずれの図も、検出素子から延びる配線は図示していない。しかしながら、これらの検出素子５００、６００、および７００には、後述する上流電極５１０と電源とを接続する配線と、下流電極５２０と電源とを接続する配線とが接続されていてもよい。
図１３は、第４実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例である検出素子５００を示す図である。図１４は、第４実施形態に係る検出素子の他の一例である検出素子６００を示す図である。また、図１５は、第４実施形態に係る検出素子の更に他の一例である検出素子７００を示す図である。図１３～１５の（ａ）はそれぞれ、検出素子５００、６００、および７００の斜視図である。図１３～１５の（ｂ）はそれぞれ、検出素子５００、６００、および７００をｚ軸の正方向から負方向に見下ろしたときの平面図である。図１３～１５の（ｃ）は、検出素子５００、６００、および７００の、ｚｘ平面に平行な面での断面図である。なお、図１３～１５のいずれの図も、検出素子から延びる配線は図示していない。しかしながら、これらの検出素子５００、６００、および７００には、後述する上流電極５１０と電源とを接続する配線と、下流電極５２０と電源とを接続する配線とが接続されていてもよい。
【0099】
図１３～１５の（ａ）に示す通り、検出素子５００、６００、および７００は、上流電極５１０と、下流電極５２０と、磁性膜５３０と、絶縁膜５４０と、を含む。絶縁膜５４０は、図示のように磁性膜５３０で挟まれている。この磁性膜５３０と絶縁膜５４０によって、磁気トンネル接合が形成される。すなわち、検出素子５００、６００、および７００は、磁気トンネル接合の構造に電極を接続した構造である。
【0100】
なお、検出素子５００、６００、および７００の下面は、第１及び第２実施形態に係る基材１１０と同様の基材に貼り付けられていてもよい。そして、検出素子５００は基材を介して起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに貼り付けられてよい。また、検出素子５００、６００、および７００は、全体として平板または薄膜状の検出素子であってもよい。検出素子５００、６００、および７００が平板または薄膜状である場合、検出素子５００、６００、および７００を基材または起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂにより容易に貼り付けることができる。また例えば、検出素子５００、６００、および７００の下面を起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに直接貼り付けて使用してもよい。
【0101】
磁性膜５３０は磁性ナノ薄膜である。絶縁膜５４０は絶縁体のナノ薄膜である。磁気トンネル接合の構造が形成可能であれば、磁性膜５３０と、絶縁膜５４０の材料は特に限定されない。例えば、磁性膜５３０としてコバルト鉄ボロン、または、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの３ｄ遷移金属強磁性体及びそれらを含む合金等を用いることができる。また、絶縁膜５４０として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムや酸化マグネシウム等を用いることができる。
【0102】
上流電極５１０および下流電極５２０は、磁気トンネル接合の構造に対し電圧を印加するための電極である。図１３～１５の例では、電流は上流電極５１０から下流電極５２０へと流れる。例えば図１３の（ｃ）の場合、上流電極５１０と下流電極５２０の間に電圧を印加すると、電子は上側（ｚ軸正方向側）の磁性膜５３０から、絶縁膜５４０を超えて下側（ｚ軸負方向側）の磁性膜５３０に流れ込む。これは「トンネル効果」と呼ばれている現象であり、電子が絶縁膜５４０を通過するときの電気抵抗は、「トンネル抵抗」と呼ばれている。なお、図１３～１５の例では、電極の各部の接合部は、磁気トンネル接合の構造をショートパスする電流が流れない様に端部が処理された構造となっている。
【0103】
ところで、基材１１０等を介して検出素子５００にひずみがかかると、トンネル接合の構造において、磁気変化が起こる。より具体的には、上側と下側の磁性膜５３０の磁化方向がずれる。このように、上下の磁性膜５３０の磁化方向がずれると、磁化方向が平行な場合に比べて、トンネル抵抗が大きくなる（トンネル磁気抵抗効果）。したがって、前述の構成を備えた検出素子５００では、検出素子５００（より厳密には、磁気トンネル接合の部分）のひずみの大きさに応じて、電極間を流れる電流が小さくなる。すなわち、ひずみが大きくなるにつれ、電気抵抗が大きくなる。検出素子５００は、このように、印加した電圧に対する電流値に基づきひずみを検出することができる。したがって、検出素子５００を起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに貼り付けることによって、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂにかかるひずみを測定することができる。
【0104】
磁気トンネル接合の構造を有する検出素子は、図１３に示した例に限定されない。例えば、図１４および図１５に示すような検出素子６００および７００を採用することも可能である。図１４に示す検出素子６００も、図１５に示す検出素子７００も、上流電極５１０、下流電極５２０、磁性膜５３０、および絶縁膜５４０で構成されること、および、これらの構成によってひずみを検出する原理については、検出素子５００と同様である。また、検出素子６００および７００の基本的な動作についても、検出素子５００と同様である。なお、検出素子５００、６００、および７００のグリッド方向は、それぞれ図１３～図１５におけるｘ軸方向（ｘ軸の正方向およびｘ軸の負方向）に相当する。図１４に示す検出素子６００は図示の通り、上側の磁性膜５３０と下側の磁性膜５３０が、一部繋がった構造をしている。すなわち、磁性膜５３０の一部の領域においてのみ、磁気トンネル接合の構造が形成されており、当該構造においてトンネル磁気抵抗効果が生じる。一方、図１５に示す検出素子７００は、基板７１０を介して基材１１０に貼り付けられる。図１３～図１５に示すように、検出素子は前述の原理を超えない範囲であれば、要求されるサイズ、耐久性、および検出すべき応力の大きさ等に応じて、適宜その設計が変更されてよい。
【0105】
なお、本実施形態に係る起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂは、基本的には第１実施形態に係る起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂと同様の構成および材料であってよい。しかしながら、本実施形態において、起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂは、非磁性体から成ることがより望ましい。本実施形態に係る起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂは、例えば、非磁性ステンレスを材料として作製することができる。また、検出素子５００、６００、および７００は素子全体として、フィルム型などの略平板状の形状であってよい。これにより、起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂに、検出素子５００を容易に貼り付けることができる。また、検出素子５００、６００、および７００は、駆動コイル等、磁気トンネル接合の構造部分に対して、微弱な磁界を印加するための構造を有していてもよい。磁気トンネル接合の構造部分に対して磁界を印加することにより、前述のトンネル磁気抵抗効果をより安定して測定することができるため、安定してひずみを検出することができる。
【0106】
また、検出素子５００、６００、および７００における「上流電極」および「下流電極」は便宜上の名称であり、電流の流れる方向は逆であってもよい。つまり、図１３～図１５で示した検出素子５００、６００、および７００において、下流電極５２０の方から、上流電極５１０の方へと電流が流れる設計であってもよい。
【0107】
本実施形態に係る脈波センサにおいて、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂが変形する（すなわち、起歪体にひずみが生じる）と、ひずみゲージの基材（または、検出素子５００、６００、または７００自体）がひずむ。検出素子５００、６００、または７００は、このひずみによって生じる磁性変化を、前述のトンネル磁気抵抗効果の原理に基づき検出することができる。
【0108】
本実施形態に係る検出素子５００、６００、および７００を含んだひずみゲージは、第１～第２実施形態及びこれらの変形例に示したあらゆる配置位置で起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂに配置可能である。すなわち、本実施形態に係る検出素子５００、６００、および７００を用いて、電気抵抗式のひずみゲージを用いたときと同様に起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂのひずみを検出することができる。したがって、本実施形態に係るひずみゲージは、第１～第２実施形態及びこれらの変形例に係るひずみゲージ１００と同様の効果を奏する。
【0109】
〈第５実施形態〉
本開示に係る検出部は、半導体式のひずみゲージ、静電容量式の圧力センサ、または光ファイバ式のひずみゲージであってもよい。また、本開示に係る検出部は、機械式圧力センサ、振動式圧力センサ、または圧電式圧力センサであってもよい。以下、各種ひずみゲージ及び圧力センサの原理を説明する。
本開示に係る検出部は、半導体式のひずみゲージ、静電容量式の圧力センサ、または光ファイバ式のひずみゲージであってもよい。また、本開示に係る検出部は、機械式圧力センサ、振動式圧力センサ、または圧電式圧力センサであってもよい。以下、各種ひずみゲージ及び圧力センサの原理を説明する。
【0110】
（半導体式のひずみゲージ）
半導体式のひずみゲージは、半導体の圧抵抗効果を利用してひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、半導体式のひずみゲージは、半導体をひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。
半導体式のひずみゲージは、半導体の圧抵抗効果を利用してひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、半導体式のひずみゲージは、半導体をひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。
【0111】
半導体に応力が印加されると、半導体の結晶格子にひずみが生じて半導体中のキャリアの数及び移動度が変化するため、結果として電気抵抗が変化することが知られている。半導体式のひずみゲージは、電気抵抗式の金属ひずみゲージと同様、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに直接貼り付けて使用することができる。この場合、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂが伸縮すると、貼り付けられた半導体（より詳しくは、半導体の結晶格子）がひずみ電気抵抗が変化する。そのため、当該電気抵抗を測定することで起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂのひずみ量を特定することができる。
【0112】
また、半導体式のひずみゲージは、ダイアフラム構造を備えたひずみセンサとして構成することもできる。この場合、ひずみセンサは例えば、非金属のダイアフラム（又は、金属ダイアフラム上に電気絶縁層を形成したもの）と、当該ダイアフラムの上に形成された半導体（例えば、シリコン薄膜の半導体）と、を有する。そして、この様にダイアフラムを含む構造において、ダイアフラムに印加された垂直応力によりダイアフラムがひずむと、半導体の電気抵抗が変化する。そのため、当該電気抵抗を測定することでダイアフラムのひずみ量（ひいては、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂのひずみ量）を特定することができる。
【0113】
（静電容量式の圧力センサ）
静電容量式の圧力センサは、ダイアフラムにかかる圧力を一対の電極の静電容量の変化として計測する圧力センサである。すなわち、静電容量式の圧力センサは、一対の電極を検出素子として用いる圧力センサである。静電容量式の圧力センサは例えば、可動電極としてのダイアフラムと、１つ以上の固定電極と、を備える。ダイアフラムは例えば不純物を含んだシリコン（すなわち、導体として機能するシリコン）等で形成される。
静電容量式の圧力センサは、ダイアフラムにかかる圧力を一対の電極の静電容量の変化として計測する圧力センサである。すなわち、静電容量式の圧力センサは、一対の電極を検出素子として用いる圧力センサである。静電容量式の圧力センサは例えば、可動電極としてのダイアフラムと、１つ以上の固定電極と、を備える。ダイアフラムは例えば不純物を含んだシリコン（すなわち、導体として機能するシリコン）等で形成される。
【0114】
ダイアフラムに圧力が印加されると、当該ダイアフラムが変位し、固定電極と可動電極との間の距離が変化する。電極間の静電容量は、電極間媒質の誘電率と電極の面積が一定ならば、電極間の距離に応じて定まることが知られている。したがって、静電容量を計測することで、ダイアフラムの変位量（すなわち、圧力の大きさ）を特定することができる。
【0115】
（光ファイバ式のひずみゲージ）
光ファイバ式のひずみゲージとは、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）が形成されている光ファイバを用いてひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、光ファイバ式のひずみゲージは、光ファイバをひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。ＦＢＧは光ファイバの他の部分とは異なる光の反射を起こす回折格子であり、この格子の一つ一つは一定間隔で形成されている。光ファイバがひずんで伸びると、ＦＢＧの格子間隔が広がるため、光ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。また、光ファイバがひずんで縮むと、ＦＢＧの格子間隔は狭くなるため、ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。
光ファイバ式のひずみゲージとは、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）が形成されている光ファイバを用いてひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、光ファイバ式のひずみゲージは、光ファイバをひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。ＦＢＧは光ファイバの他の部分とは異なる光の反射を起こす回折格子であり、この格子の一つ一つは一定間隔で形成されている。光ファイバがひずんで伸びると、ＦＢＧの格子間隔が広がるため、光ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。また、光ファイバがひずんで縮むと、ＦＢＧの格子間隔は狭くなるため、ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。
【0116】
このような特性を有する光ファイバを起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに貼り付けておき、光ファイバの反射光の波長スペクトルを計測することで、光ファイバのひずみ量（すなわち、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂのひずみ量）を特定することができる。なお、光ファイバ式のひずみゲージは、光ファイバ内で生じるブリルアン散乱光の周波数の変化から当該光ファイバのひずみ量を特定するひずみゲージであってもよい。
【0117】
（機械式圧力センサ）
機械式圧力センサは機械的構造物の変位量を計測することで、当該構造物にかかる圧力を特定するセンサである。機械式圧力センサは、例えば、ばね又は曲げた管を備えており、このばねの伸縮量又は曲げた管の伸縮量を計測する。これらの伸縮量（すなわち、変位量）は、ばね又は曲げた管にかかる圧力の大きさに応じて変化する。したがって、当該伸縮量を計測することで、ばね又は曲げた管にかかる圧力を特定することができる。なお、ばね又は曲げた管の形状や大きさは、機械式圧力センサの取り付け対象の大きさ及び形状に応じて適宜定められてよい。
機械式圧力センサは機械的構造物の変位量を計測することで、当該構造物にかかる圧力を特定するセンサである。機械式圧力センサは、例えば、ばね又は曲げた管を備えており、このばねの伸縮量又は曲げた管の伸縮量を計測する。これらの伸縮量（すなわち、変位量）は、ばね又は曲げた管にかかる圧力の大きさに応じて変化する。したがって、当該伸縮量を計測することで、ばね又は曲げた管にかかる圧力を特定することができる。なお、ばね又は曲げた管の形状や大きさは、機械式圧力センサの取り付け対象の大きさ及び形状に応じて適宜定められてよい。
【0118】
（振動式圧力センサ）
振動式圧力センサは、弾性梁の固有振動数が、当該弾性梁の軸に沿って生じる圧力（すなわち、軸力）によって変化するという現象を利用して圧力を検出するセンサである。振動式圧力センサは、電気抵抗式の金属ひずみゲージと同様、起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂに直接貼り付けて使用することができる。また例えば、振動式圧力センサは、基板上に形成されたダイアフラムと、当該ダイアフラムの表面に形成された梁状の振動子と、で構成される圧力センサであってもよい。
振動式圧力センサは、弾性梁の固有振動数が、当該弾性梁の軸に沿って生じる圧力（すなわち、軸力）によって変化するという現象を利用して圧力を検出するセンサである。振動式圧力センサは、電気抵抗式の金属ひずみゲージと同様、起歪体２０、２０Ａ、及び２０Ｂに直接貼り付けて使用することができる。また例えば、振動式圧力センサは、基板上に形成されたダイアフラムと、当該ダイアフラムの表面に形成された梁状の振動子と、で構成される圧力センサであってもよい。
【0119】
いずれの場合でも、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂがひずむと、その圧力は直接または間接的に振動子に伝わり、振動子に軸力が生じる。振動子の固有振動数は、軸力に応じて変化する。したがって、振動子の固有振動数を計測することで、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに対する圧力の大きさを特定することができる。
【0120】
（圧電式圧力センサ）
圧電式圧力センサとは、圧電素子（ピエゾ素子とも称する）を含んでおり、この圧電素子の特性を用いて圧力を検出するセンサである。圧電素子は、力が加わり変形する（ひずむ）と、その力に応じた起電力を発生する特性を持っている。また、圧電素子は、電圧をかけると、その電圧に応じた力を発生させて伸縮する特性を持っている。
圧電式圧力センサとは、圧電素子（ピエゾ素子とも称する）を含んでおり、この圧電素子の特性を用いて圧力を検出するセンサである。圧電素子は、力が加わり変形する（ひずむ）と、その力に応じた起電力を発生する特性を持っている。また、圧電素子は、電圧をかけると、その電圧に応じた力を発生させて伸縮する特性を持っている。
【0121】
圧電式圧力センサは、圧電素子の起電力を測定することで、圧電素子にかかった力（すなわち、圧電素子のひずみ量）を特定することができる。したがって、圧電式圧力センサを起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂに貼り付けておくことで、起歪体２０、２０Ａ、又は２０Ｂのひずみ量を特定することができる。
【0122】
以上の説明の通り、半導体式のひずみゲージ、静電容量式の圧力センサ、光ファイバ式のひずみゲージ、機械式圧力センサ、振動式圧力センサ、および圧電式圧力センサを用いた場合でも、第１～第２実施形態及びこれらの変形例に係るひずみゲージ１００と同様の効果を得ることができる。
【0123】
以上、好ましい実施形態等について詳説した。しかしながら、本開示に係る脈波センサは、上述した実施形態および変形例等に限定されない。例えば、上述した実施形態等に係る脈波センサについて、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【0124】
１，１Ａ，２ 脈波センサ、１０，５０ 支持体、１０ｍ，５０ｍ 裏面、１０ｎ，５０ｎ 表面、１０ｘ，５０ｘ 取付部、１０ｙ，５０ｙ 凹部、２０，２０Ａ，２０Ｂ 起歪体、２０ｍ 第１面、２０ｎ 第２面、２１，２２ 突起部、２１ａ 先端面、３０，４０ 接着層、６０ 粘着層、７０ 剥離シート、１００ ひずみゲージ、１１０ 基材、１１０ａ 上面、１２０ 機能層、１３０ 抵抗体、１３０ｅ１，１３０ｅ２ 終端、１４０ 配線、１５０ 電極、１６０ カバー層、２００ ハウジング、３００，５００，６００，７００ 検出素子、３１０ ベース層、３２０ 駆動コイル、３４０，３５０，３６０ 絶縁層、３７０ ベース金属、３８０ 感知コイル、５１０ 上流電極、５２０ 下流電極、５３０ 磁性膜、５４０ 絶縁膜、７１０ 基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】